气象学大气的基本特征

气象学大气的基本特征2023/4/11第1页，共31页，2023年，2月20日，星期五气体种类和分子式含量（%）分子量，m临界温度（℃）和临界压力（9.8×104Pa）沸点温度（℃）（当气压为101.3kPa）按容积按质量氮N278.110±0.00475.5228.016-147.233.5-195.0氧O220.953±0.00423.1532.000-118.949.7-183.1氩Ar0.934±0.0011.2839.944-122.048.0-185.6二氧化碳CO20.00-0.1（平均0.032）0.0544.01031.073.0-78.2臭氧O30-0.1（30kM）—48.010-5.092.3-111.1干洁空气10010028.966-140.737.2-193.0表1-1干洁空气的成分第2页，共31页，2023年，2月20日，星期五附图第3页，共31页，2023年，2月20日，星期五（1）氮+氧+氩=99.96%其中为主要的成分。氮的比例最大，氧次之。第4页，共31页，2023年，2月20日，星期五（2）二氧化碳（3）臭氧图1-1大气臭氧浓度随高度的变化第5页，共31页，2023年，2月20日，星期五图图1-2

各高度上氧和氮的组成比例在100公里以下，氮+氧为主要成分。80km开始，氧和氮已有不同程度的离解。100km以上氧已全部成为氧原子250km以上氮也基本以原子的形式存在3.随高度的变化第6页，共31页，2023年，2月20日，星期五4.重要性质在大气的中下层（90公里以下）各气体的成分和各成分的比例是不变的，可作为分子量为28.966的单一气体看待。第7页，共31页，2023年，2月20日，星期五二.水汽

1．

含量2．

来源3．分布多：低纬少：高纬水面陆地热带雨林干燥沙漠近地面高空

4．重要性第8页，共31页，2023年，2月20日，星期五三.固态、液态微粒固态：液态：产生：风吹、火山爆发、浪花破碎蒸发分布：集中在大气低层，随高度迅速减少。作用：第9页，共31页，2023年，2月20日，星期五四.大气污染（1）定义（2）产生（3）种类有100多种对人类影响较大。第10页，共31页，2023年，2月20日，星期五影响天气气候的四大因素太阳辐射大气环流下垫面大气污染—大气的辐射性质发生变化，破坏辐射平衡，使大气的运动状况发生变化大气环流发生变化天气、气候发生变化。第11页，共31页，2023年，2月20日，星期五第二节大气的垂直结构一．大气的分层(垂直)

见P6图1-3名称对流层平流层中间层暖层散逸层厚度0-11km12-5556-8586-800>800二．各层的特征第12页，共31页，2023年，2月20日，星期五第13页，共31页，2023年，2月20日，星期五1.对流层

特征：(1)温度随高度递减平均0.65/100米(2)有强烈的对流和湍流运动(3)气象要素水平分布不均匀第14页，共31页，2023年，2月20日，星期五对流层顶—对流层与平流层的过渡层（图1-3）

厚度：几百—几公里（随纬度季节变）特征：(1)温度随高度变化很小。(2)是个稳定层，阻碍了对流运动的发展。第15页，共31页，2023年，2月20日，星期五2.平流层（1）温度随高度下半部：变化不大或不变（见图1-3）上半部：增高（2）空气以平流为主，气流稳定。（3）水汽、杂质极少，透明度好。第16页，共31页，2023年，2月20日，星期五3.中间层(图1-3)（1）

温度随高度降低很快。（2）

对流旺盛（有上对流层之称）

第17页，共31页，2023年，2月20日，星期五4.暖层(图1-3)

（1）

温度随高度迅速增高。（2）

空气处在高度电离状态。

第18页，共31页，2023年，2月20日，星期五5.散逸层(图1-3)

（1）

空气极其稀薄（2）

大气质点不断逃逸到宇宙太空。第19页，共31页，2023年，2月20日，星期五三、大气的水平结构北方内陆地区干而冷—冷气团南方的热带洋面上温度高水汽充沛—暖气团物理性质在水平分布不均匀。冷暖气团相遇时，之间有狭窄的过渡带—锋区（要素分布极不均匀），又称锋面。暖空气在锋面上上升，常出现大范围雨雪天气。第20页，共31页，2023年，2月20日，星期五第三节大气的状态方程

第21页，共31页，2023年，2月20日，星期五一．理想气体的状态方程

1．理想气体—严格遵守气体定律的气体。

三大定律：波义耳—马略特定律查理定律盖吕萨克定律

2.理想气体的状态方程

第22页，共31页，2023年，2月20日，星期五（1-1）P12（1-2）P12

标准状态下：常量=R*

（1-4）P12R*

：实用1mol的任何气体，称普适气体常数。第23页，共31页，2023年，2月20日，星期五设：1mol的理想气体的质量为μ(称为克分子量）在标准状态下，质量M的理想气体其体积等于1摩尔气体体积的倍

（1-5）称质量M的理想气体状态方程，又称做门捷列夫-克拉珀珑方程

第24页，共31页，2023年，2月20日，星期五为了应用方便

（1-7）P12令：表示密度表示比气体常数。第25页，共31页，2023年，2月20日，星期五

（1-8）表明：温度一定时，气体的压强与其密度成正比；

密度一定时，气体的压强与其绝对温度成正比。

第26页，共31页，2023年，2月20日，星期五二．干空气的状态方程

（1-9）

干空气的分子量：比气体常数：代入（1-8）得干空气的状态方程：（1-10）第27页，共31页，2023年，2月20日，星期五三．水汽的状态方程

水汽的分子量：水汽的比气体常数：水汽的状态方程：（1-12）或第28页，共31页，2023年，2月20日，星期五四．湿空气的状态方程

1.方程据道尔顿分压定律：湿空气的气压为干空气气压与水汽压之和。湿空气的气压：湿空气的密度：第29页，共31页，2023年，2月20日，星期五由空气的状态方程（1-10）式得：由水汽的状态方程（1-12）式得：湿空气的密度为上两式之和：（1-15）第30